【文章內(nèi)容簡介】 而言，可以分為硬件、軟件、數(shù)據(jù)和人。其中，數(shù)據(jù)是GIS系統(tǒng)的“血液”，是系統(tǒng)保持運作、效益、價值的介質(zhì)。《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)》P33地理空間數(shù)據(jù)是GIS的血液，實際上整個GIS都是圍繞空間數(shù)據(jù)的采集、加工、存儲、分析和表現(xiàn)展開的?？臻g數(shù)據(jù)源、空間數(shù)據(jù)的采集手段、生產(chǎn)工藝、數(shù)據(jù)的質(zhì)量都直接影響到GIS應(yīng)用的潛力、成本和效率。 地理信息工程與地理信息系統(tǒng)或地理信息產(chǎn)業(yè)的關(guān)系（熟悉）隨著國家信息化建設(shè)和社會信息化的需求，地理信息數(shù)據(jù)的獲取、采集、處理、加工與應(yīng)用及其技術(shù)形成了具有巨大潛力的新興市場。國家地理空間信息技術(shù)建設(shè)與應(yīng)用的整體環(huán)境正在經(jīng)濟(jì)全球化的形勢推動下發(fā)生著新的變化，從而也對地理空間信息技術(shù)的深人推廣提出了進(jìn)一步的要求，那就是:需要面向網(wǎng)絡(luò)化、定量化的集成，將地理空間信息與人文、經(jīng)濟(jì)等多領(lǐng)域和多時間尺度的信息相結(jié)合，針對各企業(yè)或部門的實際需求制定并實施新型的“數(shù)字化”解決方案，將計算機(jī)與數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)為主的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、可視化技術(shù)由傳統(tǒng)的信息載體向數(shù)字載體轉(zhuǎn)變，使數(shù)字化信息通過通信網(wǎng)絡(luò)暢通無阻地流動，為社會各領(lǐng)域所廣泛應(yīng)用。為了能夠在社會發(fā)展的新時期從容應(yīng)對技術(shù)上帶來的新機(jī)遇與新挑戰(zhàn)，推動地理空間信息領(lǐng)域的科技創(chuàng)新和向現(xiàn)實生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，順應(yīng)以市場為導(dǎo)向、以企業(yè)為創(chuàng)新主體的時代要求，地理信息產(chǎn)業(yè)應(yīng)運而生。一方面,除了地圖投影、地圖綜合和地圖符號等傳統(tǒng)理論外,地圖制圖學(xué)與地理信息工程科學(xué)又增加了地圖空間認(rèn)知理論、地理信息傳輸理論、地圖視覺感受理論、地圖模型理論、地理空間信息語言學(xué)理論、地學(xué)信息圖譜理論、空間數(shù)據(jù)的不確定性理論等現(xiàn)代理論,理論體系正在逐步形成。地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科的發(fā)展還不能滿足數(shù)字社會建設(shè)的要求。數(shù)字社會是一個廣義的概念,包括數(shù)字地球、數(shù)字中國、數(shù)字省(自治區(qū)、直轄市)、數(shù)字城市、數(shù)字海洋、數(shù)字江河等等。怎樣為數(shù)字地市的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供空間數(shù)據(jù)與技術(shù)支撐,怎樣為城市各領(lǐng)域應(yīng)用系統(tǒng)提供GIS、MIS和OA集成的軟件支撐,怎樣為電子政務(wù)、電子商務(wù)與現(xiàn)代物流、數(shù)字企業(yè)和數(shù)字社區(qū)提供不同的空間信息共享平臺,等等,這些都是地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科在新時期面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。邊馥苓《地理信息系統(tǒng)原理和方法》P230GIS的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展對GIS工程的思想理論基礎(chǔ)提出了迫切的要求?！皽y繪發(fā)展戰(zhàn)略研究”：地理信息產(chǎn)業(yè)是指采用地理信息技術(shù)對地理信息資源進(jìn)行生產(chǎn)、開發(fā)、服務(wù)等全部經(jīng)營活動，以及涉及這些活動的各種設(shè)備、技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)的企業(yè)集合體。地理信息產(chǎn)業(yè)是市場經(jīng)濟(jì)條件下測繪業(yè)務(wù)主體多元化、“3S”技術(shù)產(chǎn)業(yè)化以及地理信息資源開發(fā)利用社會化的產(chǎn)物。地理信息產(chǎn)業(yè)是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，涉及地理信息相關(guān)的硬件設(shè)備制造、軟件和系統(tǒng)開發(fā)、數(shù)據(jù)與產(chǎn)品生產(chǎn)、系統(tǒng)集成以及信息與技術(shù)服務(wù)等方面。地理信息產(chǎn)業(yè)可以細(xì)分為測量業(yè)、地圖出版業(yè)、導(dǎo)航定位業(yè)、遙感業(yè)、地理信息系統(tǒng)業(yè)等幾大產(chǎn)業(yè)分支，每個產(chǎn)業(yè)分支又都包括技術(shù)市場、產(chǎn)品市場、咨詢市場等細(xì)分市場。李德仁：地理信息，由于它具有區(qū)域性、多維性和時序性，是人類生存和社會活動中連接各種信息、形成在空間和時間上連續(xù)分布的綜合信息的基礎(chǔ)。它既具有社會公益性，又具有市場價值，是我國解決人口、資源、環(huán)境和災(zāi)害等重大社會持續(xù)發(fā)展面臨的問題的基本信息手段。地理信息系統(tǒng)是一種特定的空間信息系統(tǒng)。它是由計算機(jī)硬軟件、空間數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)輸入、輸出、轉(zhuǎn)換和通訊設(shè)備等組成的計算機(jī)系統(tǒng)，用來采集、量測、分析、存儲、管理、顯示、傳播和應(yīng)用與地理和空間分布有關(guān)的數(shù)據(jù)和信息。隨著我國在計算機(jī)科學(xué)、空間科學(xué)方面的發(fā)展和地學(xué)各類專業(yè)走向數(shù)字化和信息化，我國地理信息產(chǎn)業(yè)正在迅速形成。地理信息產(chǎn)業(yè)的支柱主要是地理信息系統(tǒng)、遙感與全球定位系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)、遙感與全球定位系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，推動著地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)（掌握）空間數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經(jīng)濟(jì)景觀數(shù)據(jù)，可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等。它是由系統(tǒng)的建立者通過數(shù)字化儀、掃描儀、鍵盤、磁帶機(jī)或其它系統(tǒng)通訊輸入GIS，是GIS所表達(dá)的現(xiàn)實世界經(jīng)過模型抽象的實質(zhì)性內(nèi)容。 空間數(shù)據(jù)主要包括：1) 某個已知坐標(biāo)系中的位置：即幾何坐標(biāo)，標(biāo)識地理景觀在自然界或包含某個區(qū)域的地圖中的空間位置，如經(jīng)緯度、平面直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)等。2) 實體間的空間關(guān)系：實體間的空間關(guān)系通常包括：度量關(guān)系，如兩個地物之間的距離遠(yuǎn)近；延伸關(guān)系，定義了兩個地物之間的方位；拓?fù)潢P(guān)系，定義了地物之間連通、鄰接等關(guān)系。3) 與幾何位置無關(guān)的屬性：即通常所說的非幾何屬性或者簡稱屬性，是與地理實體相聯(lián)系的地理變量或地理意義。屬性分為定性和定量兩種，前者包括名稱、類型、特性等，后者包括數(shù)量和等級。非幾何屬性一般是經(jīng)過抽象的概念，通過分類、命名、量算、統(tǒng)計得到?？臻g數(shù)據(jù)一般具有三個基本特征：1) 空間特征：即定位數(shù)據(jù)，表示現(xiàn)象的空間位置，一般以坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示。2) 屬性特征，即非定位數(shù)據(jù)，表示實際現(xiàn)象或特征。3) 時間特征，即時間尺度，指現(xiàn)象或物體隨時間的變化，其變化的周期有超短期的，短期的，中期的，長期的等等。屬性數(shù)據(jù)，亦稱為統(tǒng)計數(shù)據(jù)或?qū)ｎ}數(shù)據(jù)，是對目標(biāo)的空間特征以外的目標(biāo)特征的詳細(xì)描述。屬性數(shù)據(jù)包含了對目標(biāo)類型的描述和目標(biāo)的具體說明與描述。 空間數(shù)據(jù)的獲取方法與手段（掌握）（1）野外數(shù)據(jù)采集。對于大比例尺的城市地理信息系統(tǒng)而言，野外數(shù)據(jù)采集可能是一個主要手段。主要包括平板測量、全站儀（電子平板）測量、GPS測量。（2）地圖數(shù)字化。地圖數(shù)字化仍然是GIS中獲取空間數(shù)據(jù)的主要手段，因為它最簡便、效率最高，但是它的精度比野外測量差。地圖數(shù)字化有兩種作業(yè)方式：數(shù)字化儀的手扶跟蹤數(shù)據(jù)化和地圖掃描數(shù)字化。（3）攝影測量。攝影測量在我國基本比例尺測圖生產(chǎn)中起了關(guān)鍵作用，我國絕大部分1：1萬和1：5萬基本比例尺地形圖使用攝影測量方法。包括解析攝影測量和數(shù)字?jǐn)z影測量。（4）遙感圖形處理。（5）空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。隨著地理信息系統(tǒng)的普及應(yīng)用，許多單位存在大量已經(jīng)數(shù)字化的空間數(shù)據(jù)，為使數(shù)據(jù)物盡其用，以提高數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)生產(chǎn)的效益，空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換作為空間數(shù)據(jù)獲取的手段之一，在現(xiàn)代GIS的建設(shè)中起越來越重要的作用。 空間數(shù)據(jù)質(zhì)量（熟悉）《地理信息系統(tǒng)原理、方法和應(yīng)用》P97空間數(shù)據(jù)質(zhì)量是地理信息系統(tǒng)中一個極為重要的因素，數(shù)據(jù)質(zhì)量決定著整個系統(tǒng)分析質(zhì)量以及整個應(yīng)用的成敗?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量有下面幾個概念：1) 準(zhǔn)確性：即一個記錄值（測量或觀察值）與它的真實值之間的接近程度。2) 精度：即對現(xiàn)象描述的詳細(xì)程度3) 空間分辨率：分辨率是兩個可測量數(shù)值之間最小的可辨別的差異?？臻g分辨率可以看作記錄變化的最小距離。4) 比例尺：比例尺是地圖上一個記錄的距離和它所表現(xiàn)的“真實世界的”距離之間的一個比例。5) 誤差：對一個記錄的測量與它的事實之間的準(zhǔn)確性差異。6) 不確定性：包含空間位置不確定性、屬性不確定性、時域不確定性、邏輯的不一致性和數(shù)據(jù)的不完整性?？臻g位置不確定性是某一個被描述物體與其地面上真實物體位置上的差別；屬性不確定性是指被描述的屬性與其真實的屬性之差別；時域不確定性是指時間描述上的差錯；邏輯不一致性指數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的不一致性；數(shù)據(jù)的不完整性指沒有盡可能完全地表達(dá)該物體?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的來源：1) 空間現(xiàn)象自身存在著不穩(wěn)定：自身存在的不穩(wěn)定性包括空間特征和過程在空間、專題和時間內(nèi)容上的不確定性。2) 空間現(xiàn)象的表達(dá)：數(shù)據(jù)采集中的測量方法以及量測精度的選擇等受到人類自身的認(rèn)識和表達(dá)的影響，對于數(shù)據(jù)會出現(xiàn)誤差。3) 空間數(shù)據(jù)處理中的誤差：投影變換、地圖數(shù)字化和掃描后的矢量化處理、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)抽象、建立拓?fù)潢P(guān)系、與主控數(shù)據(jù)層的匹配、數(shù)據(jù)疊加操作和更新、數(shù)據(jù)集成處理、數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)、數(shù)據(jù)處理過程中的誤差的傳遞和擴(kuò)散等產(chǎn)生的誤差?？臻g數(shù)據(jù)的誤差分析：誤差類型分為邏輯誤差、幾何誤差、屬性誤差和時間誤差。其中幾何誤差包括點誤差和線誤差?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量控制常見的方法有：1) 傳統(tǒng)的手工方法2) 元數(shù)據(jù)方法3) 地理相關(guān)法另見《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)》P60。數(shù)據(jù)處理過程誤差來源數(shù)據(jù)搜集野外測量誤差：儀器誤差、記錄誤差遙感數(shù)據(jù)誤差：輻射和幾何糾正誤差、信息提取誤差地圖數(shù)據(jù)誤差：原始數(shù)據(jù)誤差、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、制圖綜合及印刷等誤差數(shù)據(jù)輸入數(shù)字化誤差：儀器誤差、操作誤差不同系統(tǒng)格式轉(zhuǎn)換誤差：柵格矢量互換、三角網(wǎng)等值線互換數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)精度不夠空間精度不夠：格網(wǎng)或圖像太大，地圖最小制圖單元太大數(shù)據(jù)處理分類間隔不合理多層數(shù)據(jù)疊加引起的誤差傳播：插值誤差、多源數(shù)據(jù)綜合分析誤差比例尺太小引起的誤差數(shù)據(jù)輸出輸出設(shè)備不精確引起的誤差輸出的媒介不穩(wěn)定造成的誤差數(shù)據(jù)使用對數(shù)據(jù)所包含的信息的誤解對數(shù)據(jù)信息使用不當(dāng) 空間數(shù)據(jù)庫 空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)與功能（掌握）《地理信息系統(tǒng)原理、方法和應(yīng)用》P134（李柄生，不確定）數(shù)據(jù)庫就是為一定目的服務(wù)，以特定的數(shù)據(jù)存儲的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合，它是數(shù)據(jù)管理的高級階段，是從文件管理系統(tǒng)發(fā)展而來的?？臻g數(shù)據(jù)庫是某一區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合?？臻g數(shù)據(jù)庫與一般數(shù)據(jù)庫相比，具有以下特點：l 數(shù)據(jù)量特別大l 不僅有地理要素的屬性數(shù)據(jù)，還有大量的空間數(shù)據(jù)l 數(shù)據(jù)應(yīng)用廣泛l 空間數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級：數(shù)據(jù)項、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫l 數(shù)據(jù)項：數(shù)據(jù)項是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元素、基本項、字段等。數(shù)據(jù)項與現(xiàn)實世界實體的屬性相對應(yīng)，數(shù)據(jù)項有一定的取值范圍，稱為域。l 記錄：記錄是由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項組成，是處理和存儲信息的基本單位，是關(guān)于一個實體的數(shù)據(jù)總和，構(gòu)成該記錄的數(shù)據(jù)項表示實體的若干屬性。l 文件：文件是一給定類型的記錄的全部具體值的集合，文件用文件名稱標(biāo)識，文件根據(jù)記錄的組織方式和存取方法可以分為：順序文件、索引文件、直接文件和倒排文件等。l 數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫是具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合，也可以看成是具有特定聯(lián)系的多種類型的記錄的集合?？臻g數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指適合計算機(jī)系統(tǒng)存儲、管理和處理的地學(xué)圖形的邏輯結(jié)構(gòu)，是地理實體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述。空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本分為兩大類：矢量結(jié)構(gòu)和柵格結(jié)構(gòu)。在矢量結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)實世界的要素位置和范圍可以采用點、線或面表達(dá)，與它們在地圖上表示類似，每一個實體的位置是用它們在坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的空間位置定義。地圖空間中的每一位置都有唯一的坐標(biāo)值。柵格結(jié)構(gòu)中，空間被規(guī)則地劃分為柵格，地理實體地位置和狀態(tài)是用它們占據(jù)地柵格的行、列來定義的。每個柵格的的大小代表了定義的空間分辨率。同一般的數(shù)據(jù)庫相比，空間數(shù)據(jù)庫功能有：l 用來存儲和維護(hù)空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系；l 實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、聯(lián)通、包含、疊加等基本操作；l 實現(xiàn)一些復(fù)雜的圖形功能；l 支持同一個地理實體的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和管理。 空間數(shù)據(jù)處理（熟悉）初步的數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)格式化、轉(zhuǎn)換、概括。數(shù)據(jù)的格式化是指不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)間變換；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)比例尺的編號等。在數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換方式上，矢量到柵格的轉(zhuǎn)換要比其逆運算快速、簡單。數(shù)據(jù)比例尺的變換涉及到數(shù)據(jù)比例尺縮放、平移、旋轉(zhuǎn)等方面，其中最為重要的投影變換；制圖綜合包括數(shù)據(jù)平滑、特征集結(jié)等。常用的空間數(shù)據(jù)處理方法有：l 圖形坐標(biāo)變換：進(jìn)行投影變換有兩種方式，一種是利用多項式擬合；一種是直接應(yīng)用投影變換公式進(jìn)行變換。l 圖形拼接：先做投影變換，使用高斯－克呂格投影轉(zhuǎn)換到經(jīng)緯度坐標(biāo)系中，然后進(jìn)行拼接。l 拓?fù)渖伞兜乩硇畔⑾到y(tǒng)基礎(chǔ)》P123空間數(shù)據(jù)處理包含兩方面的意義：一是將原始采集的數(shù)據(jù)或者說不符合GIS質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以符合GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量要求；第二層意義是對于已存儲于GIS中的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理以派生出其他信息，例如進(jìn)一步的空間關(guān)系的信息，或者將一種類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為另一種類型?？臻g數(shù)據(jù)處理包括：l 圖形編輯：結(jié)點的編輯、圖形編輯、數(shù)據(jù)檢查（拓?fù)潢P(guān)系的檢查）與清理。l 拓?fù)潢P(guān)系的自動建立：點線拓?fù)潢P(guān)系的建立、多邊形拓?fù)潢P(guān)系的自動建立。l 圖形的裁剪與合并l 圖幅接邊：幾何接邊、邏輯接邊l 坐標(biāo)變換：相似變換、放射變換l 地圖投影與投影變換l 矢量柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換l 三維空間數(shù)據(jù)處理 空間數(shù)據(jù)查詢與分析（熟悉）空間查詢是地理信息系統(tǒng)以及許多其它自動化地理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)應(yīng)具備的最基本的分析功能；而空間分析是地理信息系統(tǒng)的核心功能，也是地理信息系統(tǒng)與其它計算機(jī)系統(tǒng)的根本區(qū)別。空間數(shù)據(jù)查詢是首先借助于空間索引，在空間數(shù)據(jù)庫中快速檢索出被選空間實體；然后根據(jù)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的連接即可得到該空間實體的屬性列表?？臻g數(shù)據(jù)分析可分為三個不同的層次：l 空間檢索：包括從空間位置檢索空間物體及其屬性和從屬性條件集檢索空間物體l 空間拓?fù)浏B加分析：本質(zhì)上是空間意義上的布爾運算l 空間模型分析：《地理信息系統(tǒng)原理、方法與應(yīng)用》P161空間分析是對分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱。根據(jù)作用的數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，可以分為：（1）基于空間圖形數(shù)據(jù)的分析運算（2）基于非空間屬性的數(shù)據(jù)運算（3）空間和非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運算 空間查詢：圖形與屬性互查是最常用的查詢，主要有兩類：（1）屬性查圖形：按屬性信息的要求來查詢定位空間位置（2）圖形查屬性：根據(jù)對象的空間位置查詢有關(guān)屬性信息。該查詢通常分兩步，首先借助空間索引，在空間數(shù)據(jù)庫中快速檢索出被選空間實體；然后根據(jù)空間實體和屬性的連接關(guān)系即可得到該空間實體的屬性列表。在大多數(shù)GIS中，提供的空間查詢方式有：（1）基于空間關(guān)系查詢（2）基于空間關(guān)系和屬性特征查詢（3）地址匹配查詢：根據(jù)接到的地址來查詢事物的空間位置和屬性信息，這種查詢利用地理編碼，輸入街道的門牌號，就可以知道大致的位置和所在的街區(qū)。空間分析的方式有：（1）空間變換。為了滿足特定空間分析的需要，需對原始圖層及其屬性進(jìn)行一系列的邏輯或代數(shù)運算，以產(chǎn)生新的具有特殊意義的地理圖層及其屬性。